1.2.1 微生物的基本培养技术(第1课时)(共26张PPT)-高二生物学（人教版2019选择性必修3）

(共26张PPT)
第1章 发酵工
程
第2节 微生物的培养技术及应用
一 生物的基本培养技术 (第1课时)
向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有
益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，由于制 作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶， 自 制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不 适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有 杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌 不混入发酵物中呢？
应该先对制作用具和原料进行灭菌处理， 再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌 进入。
从社会中来
防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用
微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。
实验室培养微生物的条件:
一、要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件； ——培养基
二、要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。 ——无菌技术
本章提及的微生 物主要指用于发 酵的细菌和真菌。
细菌：蓝细菌、大肠杆菌、 乳酸菌、根瘤菌、硝化细菌； 放线菌、支原体、衣原体等
真菌： 酵母菌、毛霉等；
原生生物： 草履虫、变形虫等
病毒： SARS病毒、新冠 病毒等RNA病毒；噬菌 体等DNA病毒
微生物： 难以用肉眼观察的微小生物的统称。
相关信息( P9
微生物的类群
无细胞结构
真核细胞
原核细胞
)
微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想看某种纯净
的微生物。我们该怎么做？若想通过肉眼能看到细菌，我们又该
如何？
必须对其进行分离纯化；
对微生物进行大量培养，致使其在
培养基表面或内部形成菌落。不同的细
菌具有不同的菌落。
分散的微生物在适宜的琼脂固体培养基表面或内部生长，可 以形成肉眼可见的菌落。
沙门氏 菌
毛霉
一、培养基的配制
1. 培养基的概念
培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供
其生长繁殖的营养基质。
2.培养基的作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
微生物在琼脂固体培养 基的表面或内部生长， 形成肉眼可见的菌落。
固体 有无琼脂 液体 培养基 培养基
扩大培养、用于工业生产
分离、 计数、 鉴定等
3.培养基的分类：
盛有液体培养基
长有酵母菌菌落
凝固剂
标准 培养基种类 培养基特点
作用
物理 性质 固体培养基 加凝固剂，如琼脂
微生物的分离与鉴定， 活菌计数，保藏菌种
半固体培养基 加凝固剂，如琼脂。 容器放倒不致 流出，剧烈震动则破散
观察微生物的运动、 分类鉴定
液体培养基 不加凝固剂
常用于扩大培养，工业生产
功能 选择培养基 允许特定种类的微生物生长，同时 抑制或阻止其他种类微生物生长
培养、分离出特定微生物
鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂或化学 药品,用以鉴别不同种类的微生物
鉴别不同种类微生物
成分 来源 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质
工业生产
合成培养基 培养基成分明确
分类鉴定
培养基的类型及用途
一、培养基的配制 4.培养基的成分：
一般情况下，添加无机
(1)主要营养物质： 碳源、氮源、水、无机盐
①碳源：提供碳元素的物质 养微生物；
无机碳源 例如CO2、CO32-、HCO3-等 添加有机碳源培养基用
无机氮源 例如N2、NO3-、NH3、NH4＋等
有机氮源 例如牛肉膏、蛋白胨、尿素等
有机碳源 来培养异养微生物。
一般情况下，不添
加氮源培养基可用 来培养固氮微生物
有些无机盐离子可以作
为化能合成菌的能源
(如铁细菌)
③无机盐： 调节酸碱平衡、维持一定的渗透压
②氮源：提供氮元素的物质
碳源培养基用来培养自
① 含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能 源。
② 自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源。 因此可以根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。
③无机氮源不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质， 如NH3 既作为硝化细菌的氮源，也作为能源(NH3氧化释放的化学能)
。
④微生物常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；常用的无机氮源是铵 盐、硝酸盐
微生物 碳源 氮源
能源
蓝细菌 CO2 NH4＋ 、NO3-等
光能
硝化细菌 CO2 NH3
NH3的氧化
根瘤菌 糖类等有机物 N2
有机物
大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等
有机物
1. 自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于 碳源 ；
自养型微生物所需的碳源来自无机 碳源，
异养型微生物所需的碳源来自 有机 碳源 2.无机氮源不但能给自养型微生物提供 氮源 ，也能作为 能源物质 ， 3.含有C、H、O、N的有机物可作为 异养型 微生物的碳源、氮源、能源；
组分 含量
提供的主要营养
牛肉膏 5g
碳源、磷酸盐和维生素等
蛋白胨 10g
氮源和维生素等
NaCl 5g
无机盐
H2O 定容至1000ml
水
1.分析该培养基的营养构成， 上述实例属于固体/液体培养基？
2.为什么培养基需要氮源？
牛肉膏 和蛋白胨来 源与动物， 含有糖、维 生素和有机 氮等营养物 质。
培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
基础培养基实例——牛肉膏蛋白胨培养基
一、培养基的配制
液体培养基
未加琼脂
一、培养基的配制
5.培养基的特殊需求
在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微 生物生长对___p、H__特___殊__营__养__物_ 及___ 需求；
微生物例子
培养基需要的特殊物质或条件
乳酸杆菌
添加维生素
霉菌
调至酸性
细菌
调至中性或弱碱性
厌氧微生物
提供无氧的条件
具体处理 原理
目的
选 择 培 养 基 加入青霉素 青霉素能抑制细菌生长， 对真菌无作用
分离酵母菌、 霉菌等真菌
不加氮源 固氮微生物能利用空气中的氮气
分离固氮菌
不加有机碳源 自养型微生物能利用无机碳源
分离自养微生物
鉴 别 培 养 基 加入酚红培养基 尿素被分解产生氨，培养基呈碱性， 酚红指示剂变红。
鉴别分解尿素 的细菌
加入刚果红 刚果红与纤维素能形成红色复 合物，当纤维素被分解后，复合物 就无法形成，培养基中会出现以菌 落为中心的透明圈。
鉴别纤维素
分解菌
根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和
配置量。
培养基中各营养物质的浓度和比例要适宜
碳氮比为4:1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖，谷氨酸产量少； 碳氮比为3:1时，菌体繁殖受抑制，谷氨酸合成量大增。
细菌培养基呈中性或微碱性；霉菌培养基呈酸性。
一、培养基的配制
6.培养基的配制原则
营养要协调：
目的要明确：
PH要适宜：
硝化细菌 乳酸菌 酵母菌
衣藻
能源 氧化NH3 分解乳酸 固定N2
利用光能
碳源 CO2 糖类 糖类
CO2
氮源 NH3 N2 N2
NO3-
代谢类型 自养需氧型 异养需氧型 异样需氧型
自养需氧型
下列四种生物的能源、碳源、氮源和代谢类型的描述，正确的是
(A、D )
A.硝化细菌
C.酵母菌
B.乳酸菌
D.衣藻
二、无菌技术
获得纯净的微生物培养物的关键是 防止杂菌污染。
无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括 消毒和灭菌。
消毒 对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒
灭菌 将用于微生物培养的器皿、接种用具和
培养基等进行灭菌。
做好消毒和灭菌工作后，要注意：
避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触。
为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作应在超净工 作台并在酒精灯火焰附近进行。
两个方面：
1.概念： 指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或
内部一部分微生物。
2.常用的消毒方法：
(1) 煮沸消毒法：100℃煮沸5~6min，可以杀死微生物的营养细胞和 一部分芽孢。
(2) 巴氏消毒法：62~65℃下消毒30 min或80~90℃处理30s~1min， 适合一些不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物， 并且不破坏牛奶的营养成分。
(3)化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。
(4) 紫外线消毒法：接种室、接种箱或超净工作台在使用前可用紫外线 照射30min。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加 强消毒效果。
生物消毒法是指利用生物或其代谢 物除去环境中部分微生物的方法。
常用的消毒和灭菌方法
消毒
类型 适用范围
操作方法
消 毒 较为温 和理化 生方法， 杀死部 分微生 物 (不 包括芽 孢、孢 子)。 煮沸消毒法 日常生活(如家庭餐具)
100 ℃煮沸5~6min
巴氏消毒法 不耐高温的液体 (如：牛奶、啤酒、 果酒、酱油等)
62~65℃消毒30min或80 ~90℃消毒30s~1min
化学药物 用于皮肤、伤口、 动植物组织表面； 空气、手术器械、 塑料或者玻璃器皿 等
用体积分数为70%- 75%酒精擦拭双手、 用氯气消毒水源
紫外线照射 接种室、接种箱， 超净工作台。
紫外线照射30min
常用的消毒方法
小结
有些细菌在一定的条件下，细胞
里面形成一个椭圆形的休眠体， 叫做芽孢。
某些生物的繁殖体细菌、原生动物、真 菌和植物等产生的一种有繁殖作用的无 性生殖细胞。能直接发育成新个体。
芽孢和孢子具有高度的耐热性， 可抗化学药物和抗辐射
1.概念： 指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
常用的消毒和灭菌方法
灭菌
孢子：
芽孢：
原理： 高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性。
优点： 操作简便，效果可靠， 可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某
对象： 培养基等
注： 使用后的培养基必须 灭菌后才能丢弃，以免污 染环境。
① 湿热灭菌：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121℃下维持15 ~ 30min。
灭菌
2.常用的灭菌方法：
些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。
常用的消毒和灭菌方法
高压蒸汽灭菌锅
② 干热灭菌：干热灭菌箱内160 ~ 170 ℃
下加热2 ~ 3h。
原理： 使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和
原生质干燥等。
干热灭菌箱
对象： 耐高温，需保持干燥的物品，适用于
玻璃器皿 (如试管、培养皿、吸管、注射器)
金属器具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌。
灭菌
2.常用的灭菌方法：
常用的消毒和灭菌方法
③ 灼烧灭菌：酒精灯火焰灼烧
效果： 最彻底
原理： 使微生物燃烧
对象： 接种工具如接种环、
接种针，以及接种过程中的
试管口或瓶口等易被污染部位。
常用的消毒和灭菌方法
灭菌
2.常用的灭菌方法：
类型 适用范围
操作方法
灭 菌 强烈的 理化方 法，杀 死所有 微生物 (包括 芽孢、 孢子)。 灼烧灭菌 接种的金属工具、 接种时用的试管口 或瓶口等
直接在酒精灯火焰的 充分燃烧层灼烧
干热灭菌 耐高温、需要保持 干燥的物品,如玻璃 器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱, 160~170℃加热2~3h
湿热灭菌 培养基、培养皿等， 生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内, 100kPa，温度121℃, 15~30min。
常用的灭菌方法
小结
项目 消毒
灭菌
作用强度 较为温___和_
强烈的物理、化学因素
消灭微生物 的数量 物体表面或内部一部分 微生物
物体内外的所有微生物
能否消灭 芽孢、孢子 消灭部分 芽孢
能消灭全部 芽孢和孢子
适用对象 操作空间、操作者的衣着和手等
接种环、接种针、
玻璃器皿、培养基等
常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、 化学药剂消毒法、紫外线消毒法
湿热灭菌、干热灭菌
灼烧灭菌
比较：消毒与灭菌
小结
无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微 生物污染外，还有什么作用？
无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。